JPS61252457A - スタ−リング形冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はスターリングサイクルの冷凍作用に基ずくス
ターリング形冷凍機に関し、特にコンプレッサ部の駆動
装置側から、コールドフィンガ部内に侵入する潤滑油を
排除し得るようにしたスターリング形冷凍機の改良に係
るものである。

〔従来の技術〕

従来例によるこの種のスターリング形冷凍機。

こ−ではスプリットスターリング形冷凍機の概要構成、
ならびにその作動の態様を第２図ないし第５図に示す。

すなわち、これらの各図において、スプリットスターリ
ング形冷凍機は、図示省略した駆動装置としての電動機
により、クランク機構などを介して駆動されるピストン
１２およびそのシリンダ１３からなる往復動形のコンプ
レッサ部１１と、ハウジング１Ｂ内で往復動自在な円筒
状の移動体１５を備えたコールドフィンガ部１４とを有
している。

そして前記コンプレッサ部１１のピストン１２は、シリ
ンダ１３内で往復駆動され、ヘリウムなどの冷媒ガスを
加圧して、シリンダ室１７内にサインカーブによる曲線
状をした圧力変動を生じさせ、この圧力変動を連通パイ
プ１日から、前記コールドフィンガ部１４内に伝達させ
る。

また前記前記コールドフィンガ部１４の移動体１５は、
ハウジング１６内での後述する自由な往復移動により、
同ハウジングｌＢ内の上部に形成されて、前記連通パイ
プ１８からの圧力変動を受入れる温部室１９と、下部に
形成される冷部室２０との容積を変え得るようになって
いる。

さらに前記移動体１５の円筒内部には、円筒状のマトリ
ックスを構成するようにして、細かいメツシュの数百側
の金属製スクリーンディスクを積重ねてなる蓄熱式熱交
換器２１が設けられており、前記圧力変動されたヘリウ
ムは、この熱交換器２１内を通って、温部室１８と冷部
室２０との間で自由に流通されると共に、移動体１５の
上端ピストン部材２２は、前記ハウジング１θの上部に
形成されるガススプリング室２３内に延長されている。

ご覧でこの装置構成において、加圧された冷媒ガスは、
二つの相互に分離された作動容積を含むものとして示さ
れる。すなわち、第１のガス作動容積は、シリンダ１３
内のガス、連結パイプ１日内のガス、温部室１３内のガ
ス、冷部室２ｏ内のガス、および熱交換器２１内のガス
を含んでおり、また第２のガス作動容積は、スプリング
室２３内のガスを含んでいる。そしてこれらの両者間は
、前記ピストン部材２２を取囲むピストンシール２４に
よってシールされており、なお別にピストン１２および
移動体１５にも、それぞれにシール２５および２６を施
しである。

しかして、このように構成した従来例装置は、以下のよ
うに作動される。

すなわち、第２図に示すサイクルにおいて、移動体１５
は、コールドフィンガ部１４の冷部室２ｏ側に下降して
おり、コンプレッサ部１１での下降圧縮行程にあるピス
トン１２は、シリンダ室１７内のガスを圧縮しつ−あっ
て、同室１７内の圧力を最低圧力から最高圧力まで上昇
させ、そしてこのことはシリンダ室１７内のガス温度を
上昇させることを意味しており、またこのときスプリン
グ室２３内のガス圧力は、前記シリンダ室１７内での最
低から最高までの圧力レベル間のあるレベルで安定させ
られている。

従ってこの状態で、前記シリンダ室１７内でのガスが所
定の圧力に達すると、移動体１５のシール２Ｂおよびピ
ストン部材２２のシール２４での、それぞれの摩擦抵抗
に打ち勝って、ピストン部材２２を含む移動体１５が、
第３図の位置まで急速に上昇し、この移動体１５の作動
によって、はＣ周囲温度の高圧の作動ガスが、強制的に
温部室１９から熱交換器２１内を通過して冷部室２０に
導入され、熱交換器２１はこの通過する加圧ガスの熱を
吸収して、その温度が低下されることになる。

続イて、第４図に示すサイクルにおいて、コンプレッサ
部１１での上昇膨張行程に移行したピストン１２は、シ
リンダ室１７内を膨張させ、この膨張作用に伴なって冷
部室２０内の高圧ガスがより一層冷却されるもので、こ
の冷却作用が、熱交換器２１におけるところの、その全
長に亘った２００’に以上の温度勾配を維持する冷凍作
用の発生源となるのである。

そしてこ−でもまた、前記ピストン１２の膨張行程での
所定の時点で、シリンダ室１７内のガス圧力がスプリン
グ室２３内のガス圧力以下に低下し、その差圧がシール
２８　、２４の摩擦抵抗に打ち勝つと、今度はピストン
部材２２を含む移動体１５が第５図の位置に下降され、
冷部室２ｏ内の冷却されたガスが然交掠器２１内を通過
して、この熱交換器２１内の熱を取出すように強制され
るのである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来例構成によるスターリン
グ形冷凍機においては、コンプレッサ部１１のピストン
１２を往復作動させるところの、駆動装置で使用される
潤滑油が、このピストン１２の部分を経てシリンダ室１
７内に漏洩し、さらに連通パイプ１８からコールドフィ
ンガ部！４内に侵入して、蓄熱式熱交換器２１内に堆積
され、この熱交換器２１の能力を大幅に低下させて了う
という問題点があった。

従ってこの発明の目的とするところは、駆動装置に用い
る潤滑油の、コールドフィンガ部内への侵入を排除して
、常時、所定の冷凍能力を発揮し得るように改善したス
ターリング形冷凍機を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、この発明に係るスターリン
グ形冷凍機は、コンプレッサ部とコールドフィンガ部と
を連通する連通空間部内、こ−では連通パイプ内に対し
て、潤滑油粒子、潤滑油蒸気を吸着し得る吸着剤を付着
形成させたものである。

〔作　　　用〕

この発明では、コンプレッサ部とコールドフィンガ部と
を連通する連通パイプ内にあって、潤滑油粒子、Ｗａ滑
油蒸気を吸着し得る吸着剤を付着形成させたので、コン
プレッサ部の駆動装置側からシリンダ室内に漏洩して、
さらに連通パイプ内を経てコールドフィンガ部内に侵入
しようとする潤滑油を、この連通パイプ内の吸着剤に吸
着させて効果的に除去できるのである。

〔実　施　例〕

以下、この発明に係るスターリング形冷凍機の一実施例
につき、第１図を参照して詳細に説明する。

第１図はこの実施例を適用した冷凍機の要部構成を示す
縦断面図である。この第１図実施例装置において前記第
２図ないし第５図従来例装置と同一符号は同一または相
当部分を示しており、この実施例構成においては、前記
連通パイプ１８内に対し、また必要に応じて前記ガスス
プリング室２３内に対して、潤滑油粒子、潤滑油蒸気を
吸着し得る吸着剤２７を付着形成させたものである。

しかして、この実施例構成の場合にあっても、運転開始
と共に図示省略した電動機などの駆動装置で、クランク
機構などを介してコンプレッサ部１１のピストン１２を
、シリンダ１３内で往復作動させることにより、シリン
ダ室１７内に生ずる圧力条件に対応して、前記コールド
フィンガ部１４の移動体１５を交番的移動により協動さ
せて、前記従来例で述べたのと全く同様に、直ちに本来
の冷凍作用を生起させ得るのである。

そしてこの運転に際しては、ピストン１２のシリンダ１
３内での往復作動を円滑化させるために、駆動装置、駆
動伝達機構などに潤滑油を適宜供給させるが、このとき
潤滑油粒子、あるいは蒸気を含むガスがシリンダ室１７
側に漏洩し、冷媒ガスに混合されて連通パイプ１８を通
る。こへでこの実施例の場合には、連通パイプ１８内に
付着形成された吸着剤２７により、冷媒ガス中に混在さ
れている潤滑油粒子、潤滑油蒸気を吸着させて、コール
ドフィンガ部１４内に達する以前に除去でき、またガス
スプリング室２３内にも吸着剤２７を付着形成させてお
けば、たとえコールドフィンガ部１４内に多少は侵入し
たとしても、このガススプリング室２３内の吸着剤２７
により同様に吸着除去させ得て、移動体１５内の蓄熱式
熱交換器２１に堆積される潤滑油量を大幅に減少でき、
結果的に装置自体の冷凍性能の低下を回避し得るのであ
る。

なお、前記実施例構成においては、吸着剤を連通パイプ
内、ガススプリング室内に配置させるようにしているが
、その他、移動体の高温側端部に配置させることも効果
的であり、またスプリットスターリング形冷凍機につい
て述べたが、必ずしもスプリット形に限られず、コンプ
レッサ部とコールドフィンガ部とを一体結合した一体形
のスターリング形冷凍機に対しても適用できて、同様の
作用効果を得られることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上詳述したようにこの発明によれば、スターリング形
冷凍機にあって、コンプレッサ部とコールドフィンガ部
とを連通する連通空間部内に、潤滑油粒子、潤滑油蒸気
を吸着し得る吸着剤を付着形成させたので、コンプレー
２す部の駆動装置側からシリンダ室内に漏洩して、さら
に連通空間部を経てコールドフィンガ部内に侵入しよう
とする潤滑油を、この連通空間部内の吸着剤に吸着させ
て除去することが可能であり、長期間に亘すコールドフ
ィンガ部内への潤滑油の漏洩を確実に防止できて、コー
ルドフィンガ部、ひいては蓄熱式熱交換機内への潤滑油
の侵入に基ずく冷凍性能の低下を阻止でき、装置の耐用
性を効果的かつ大幅に向上し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例をスプリットスフ−リング
形冷凍機に適用した場合の要部構成を示す縦断面図であ
り、また第２図ないし第５図は同上冷凍機の従来例によ
る概要構成、ならびにその作動の態様を順次に示す説明
図である。 １１・・・・コンプレッサ部、１２・・・・ピストン、
１３・・０シリンダ、１７・争・・シリンダ室。 １８・・・・連通パイプ、２７・・・・潤滑油粒子、蒸
気の吸着剤。 １４・・・・コールドフィンガ部、１５・・・・作動体
、１Ｂ・・・・ハウジング、１３・・・・温部室、２０
・・・・冷部室、２１・・・・熱交換器、２２・φ・・
ピストン部、２３・・・・ガススプリング室。 代理人　　大　　岩　　増　　雄 第１ｌ１ ２７ｚ東Ａ　肯１］ 手続補正音（自発） ６％１１１９ 昭和　　　　　月　　日 １、事件の表示　　　特願昭　６０−９４８３３号２、
発明の名称 スターリング形冷凍機 ３、補正をする者 代表者志岐守哉 ４、代理人 ５・補正の対象 ７、補正の内容 （１）明細書３頁５行の「前舵前記」を「前記」と補正
する。 （２）同５頁１０行の「作動」を「移動」と補正温度」
と補正する。 （４）同１１頁１行の「機内」を「器内」と補正する。 （５）第１図を添付図面の通り補正する。 以　　　上 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電動機などの駆動装置により、シリンダ内でクラ
   ンク機構などを介して往復駆動されるピストンを配した
   コンプレッサ部と、内部に蓄熱式熱交換器を有し、かつ
   ハウジング内で往復動自在にされると共に、ピストン部
   をガススプリング室内に延出させる移動体を配したコー
   ルドフィンガ部とを備え、前記コンプレッサ部の冷媒ガ
   スの圧力変動を、連通空間部を通してコールドフィンガ
   部に伝達し得るように構成したスターリング形冷凍機に
   おいて、前記連通空間部内に対して、潤滑油粒子、潤滑
   油蒸気を吸着し得る吸着剤を付着形成させたことを特徴
   とするスターリング形冷凍機。
2. （２）ガススプリング室内に対しても、吸着剤を付着形
   成させたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   スターリング形冷凍機。